TC000002 光放大器 ISSUE1.0

ISSUE光网络产品课程开发室TC000002光放大器1.0引入我们知道光信号沿光纤传播时将会衰减。因此，为了使信号传得更远，我们必须增强光信号。传统的增强光信号的方法是使用再生器。但是，这种方法存在许多缺点。这种方法有那些缺点？学习目标描述光放大器的类型和对光放大器性能的要求;描述掺铒光纤放大器EDFA工作原理及性能特点;描述拉曼光纤放大器RFA的工作原理及性能特点;简述半导体光放大器的工作原理.学习完本课程，您应该能够：参考资料《TC000001光纤与光器件ISSUE1.0.doc》《TC000003WDM原理ISSUE1.0.doc》Djafar.K.Mynbaev,Lowell.L.Scheiner光纤通信技术，北京机械工业出版社2002邱昆光纤通信导论，四川电子科技大学出版社1995聂秋华光纤激光器与光放大技术，北京电子工业出版社1997赵梓森等光纤通信工程，北京人民邮电出版社1994课程内容第一章光放大器概述第二章掺铒光纤放大器第三章拉曼光纤放大器第四章半导体光放大器光放大器的特点光放大器是用来提高光信号强度的器件。被放大的光信号输入光信号光放大器光放大器的主要性能参数增益（Gain）噪声指数（NF）增益带宽饱和输出功率01020λGain(dB)303dBλbλaPinGain(dB)3dBPTPout(dBm)PSPoutGain课程内容第一章光放大器格式第二章掺铒光纤放大器第三章拉曼光纤放大器第四章半导体光放大器第二章掺铒光纤放大器第一节EDFA的工作原理第二节EDFA的优缺点EDFA的工作原理掺铒光纤中Er3+离子受激辐射和自发辐射泵浦光E2亚稳态E3激发态1550nm信号光E1基态1550nm信号光放大的自发辐射（ASE）是噪声的最主要来源。EDFA的工作原理掺铒光纤放大器光学结构EDF泵浦激光器泵浦激光器输入信号输出信号光隔离器分光器光耦合器光探测器光耦合器光隔离器分光器光探测器EDFA的优缺点优点：工作波长与单模光纤的最小衰减窗口一致。耦合效率高。增益高、噪声指数较低、输出功率大，信道间串扰很低。增益特性稳定：EDFA对温度不敏感，增益与偏振相关性小。增益特性与系统比特率和数据格式无关。缺点：增益波长范围固定。增益带宽不平坦。光浪涌问题。课程内容第一章光放大器概述第二章掺铒光纤放大器第三章拉曼光纤放大器第四章半导体光放大器拉曼光纤放大器的原理受激拉曼散射效应泵浦增益30nm70~100nm拉曼光纤放大器的特点其增益波长由泵浦光波长决定；其增益介质为传输光纤本身；噪声指数低。PUMP1PUMP370~100nm30nmGAINPUMP2EDFASpan1RamanPump发送接收EDFASpankRamanPump拉曼光纤放大器的分类分立式拉曼放大器分布式拉曼放大器20100-10功率（dBm）单元前端单元末端泵浦光信号光拉曼光纤放大器的优缺点优点：在任何类型光纤上都有增益，增益波长由泵浦波长决定；放大器结构较简单；可抑制非线性效应；宽带范围（30nm）内增益平坦(~1dB)；选择更多泵浦波长，可增加带宽和增益平坦度。PUMP1PUMP370~100nm30nmGAINPUMP2拉曼光纤放大器的优缺点缺点：泵浦的光子效率较低，需要高功率泵浦；强烈的偏振相关增益，采用正交泵浦方式；瞬态增益，采用后向泵浦方式；光器件和光纤承载高光功率；现场光纤的增益特性不一致；课程内容第一章光放大器概述第二章掺铒光纤放大器第三章拉曼光纤放大器第四章半导体光放大器半导体光放大器的原理耦合光设备注入电流（泵浦）有源区传输光纤传输光纤包层纤芯放大后的光信号光输入信号SOA的优缺点优点：SOA能工作在1310nm和1550nm两个波长窗口上，甚至能同时工作在两个波长窗口上；SOA有较宽的工作带宽。SOA能够和其他的半导体器件和光学器件集成为一个芯片，称为光电集成电路（OEIC）。缺点：SOA存在相对较高的串扰和噪声；SOA对偏振较敏感且对温度敏感；SOA与光纤耦合的效率较低。问题目前主要有那两种类型的光放大器？那一种已经商用？与再生器相比，光放大器有何优点？简述掺铒光纤放大器的工作原理和优缺点。掺铒光纤放大器中的主要噪声来源是什么？简述拉曼光纤放大器的工作原理和优缺点？本章总结目前主要有两种类型的光放大器：半导体光放大器和光纤放大器。光放大器的作用是补偿光信号传输和处理过程中的功率衰减。光放大器的特性参数有增益、工作带宽、噪声指数和饱和输出功率。掺铒光纤放大器是运用受激辐射的原理增强光信号的功率，工作波长范围在1550nm窗口；掺铒光纤放大器具有增益高、输出功率大、工作光学带宽较宽、与偏振性小、噪声指数较低等特点，掺铒光纤放大器的噪声主要来源是放大的自发辐射（ASE）。拉曼光纤放大器是利用光纤的拉曼效应放大光信号，拉曼光纤放大器增益范围由泵浦波长决定；且结构较简单；增益宽带范围（30nm）内增益平坦(~1dB)，噪声指数非常小；半导体光放大器由于其自身的缺点，目前还没有被广泛使用。